Синус, косинус, тангенс, котангенс острого угла. Тригонометрические функции

Чтобы изучить основные термины и свойства такого важного раздела геометрии, как тригонометрия, необходимо тщательно отметить особенности прямоугольного треугольника, а также определения его элементов.

Прямоугольным называется треугольник, у которого один из углов равен 90 градусам, соответственно, сумма двух других равна 90 - из свойства всех треугольников об общей сумме углов. Обычно этот прямой угол обозначается буквой С. На видео представлен прямоугольный треугольник АВС с углом С = 90 градусов. Сторона, лежащая напротив прямого угла, именуется гипотенузой треугольника, а две другие стороны - его катетами. В нашем случае, АВ - это гипотенуза, а АС и ВС - катеты прямоугольного треугольника АВС.

Главными тригонометрическими показателями являются синус, косинус и тангенс угла. Сразу же важно отметить, что эти понятия характеризуют абсолютно любой плоский угол по отдельности или в составе любого многоугольника. Однако, задаются они всегда через прямоугольный треугольник.
Синусом угла называется соотношение противолежащего катета к гипотенузе. Разумеется, если угол простой и отдельный, либо же является частью иной фигуры, синус задается только после дорисовки направляющих и образования полноценного прямоугольного треугольника. На представленной иллюстрации, sin АВС (В) = АС/АВ. Для вычисления синуса достаточно поделить линейные размеры отрезков, но их размерность в тригонометрии не имеет значения, поэтому, синус и все иные показатели этого ряда являются безразмерными значениями.

Косинусом угла называют соотношение прилежащего катета к гипотенузе. В нашем случае сos АВС (В) = СВ/АВ. Тангенсом угла называют соотношение противолежащего катета к прилежащему, т.е. tg АВС (В) = АС/СВ. Размерность и вычисления аналогичны таковым у синуса. Кроме того существует ещё понятие котангенса и нескольких других тригонометрических показателей, однако они все имеют второстепенную роль.
В нашем треугольнике АВС можно вычислить синус, косинус и тангенс для иного угла:

sin САВ (А) = СВ/АВ
cos САВ (А) = СА/АВ
tg САВ (А) = СВ/СА
Основное тригонометрическое равенство, которое мы рассмотрим более подробно, вытекает из определений синуса и косинуса, а также из знаменитой теоремы Пифагора. Для того, чтобы вывести тождество, необходимо вспомнить теорему прямоугольного треугольника: квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов. Иначе говоря, АВ2 = АС2 + СВ2 для треугольника АВС при прямом угле С. Используя определения синуса, косинуса, и теорему Пифагора, получим для угла А:

sin В = АС/АВ
cos В = СВ/АВ
АВ2 = АС2 + СВ2
sin 2 В + cos 2 В = (АС/АВ) 2 + (СВ/АВ) 2 = АС 2 /АВ 2 + СВ 2 /АВ 2 = (АС 2 + СВ 2)/АВ 2 = АВ 2 /АВ 2 = 1
Таким образом, sin 2 В + cos 2 В = 1. Это и есть главное тригонометрическое тождество, которое можно обозначить в словесном виде: сумма квадратов синуса и косинуса одного угла равна единице.

Предположим, что у нас есть несколько прямоугольных треугольников разной величины, но при условии, что один из их углов равен у всех. Если у треугольника равны между собой два угла, то равен и третий (по свойству постоянной суммы углов), а сами треугольники являются подобными между собой. У подобных треугольников, по определению, стороны соотносятся пропорционально. Эта пропорция сохраняется и в соотношениях для определения тригонометрических показателей. Поэтому синус, косинус, тангенс и другие показатели тригонометрии равны для любого прямоугольного треугольника, да и вообще, являются постоянной характеристикой. Значения эти зависят исключительно от градусной меры самого угла.

В этой статье мы покажем, как даются определения синуса, косинуса, тангенса и котангенса угла и числа в тригонометрии . Здесь же мы поговорим об обозначениях, приведем примеры записей, дадим графические иллюстрации. В заключение проведем параллель между определениями синуса, косинуса, тангенса и котангенса в тригонометрии и геометрии.

Навигация по странице.

Определение синуса, косинуса, тангенса и котангенса

Проследим за тем, как формируются представление о синусе, косинусе, тангенсе и котангенсе в школьном курсе математики. На уроках геометрии дается определение синуса, косинуса, тангенса и котангенса острого угла в прямоугольном треугольнике. А позже изучается тригонометрия, где говорится о синусе, косинусе, тангенсе и котангенсе угла поворота и числа. Приведем все эти определения, приведем примеры и дадим необходимые комментарии.

Острого угла в прямоугольном треугольнике

Из курса геометрии известны определения синуса, косинуса, тангенса и котангенса острого угла в прямоугольном треугольнике. Они даются как отношение сторон прямоугольного треугольника. Приведем их формулировки.

Определение.

Синус острого угла в прямоугольном треугольнике – это отношение противолежащего катета к гипотенузе.

Определение.

Косинус острого угла в прямоугольном треугольнике – это отношение прилежащего катета к гипотенузе.

Определение.

Тангенс острого угла в прямоугольном треугольнике – это отношение противолежащего катета к прилежащему.

Определение.

Котангенс острого угла в прямоугольном треугольнике – это отношение прилежащего катета к противолежащему.

Там же вводятся обозначения синуса, косинуса, тангенса и котангенса – sin , cos , tg и ctg соответственно.

Например, если АВС – прямоугольный треугольник с прямым углом С , то синус острого угла A равен отношению противолежащего катета BC к гипотенузе AB , то есть, sin∠A=BC/AB .

Эти определения позволяют вычислять значения синуса, косинуса, тангенса и котангенса острого угла по известным длинам сторон прямоугольного треугольника, а также по известным значениям синуса, косинуса, тангенса, котангенса и длине одной из сторон находить длины других сторон. Например, если бы мы знали, что в прямоугольном треугольнике катет AC равен 3 , а гипотенуза AB равна 7 , то мы могли бы вычислить значение косинуса острого угла A по определению: cos∠A=AC/AB=3/7 .

Угла поворота

В тригонометрии на угол начинают смотреть более широко - вводят понятие угла поворота . Величина угла поворота, в отличие от острого угла, не ограничена рамками от 0 до 90 градусов, угол поворота в градусах (и в радианах) может выражаться каким угодно действительным числом от −∞ до +∞ .

В этом свете дают определения синуса, косинуса, тангенса и котангенса уже не острого угла, а угла произвольной величины - угла поворота. Они даются через координаты x и y точки A 1 , в которую переходит так называемая начальная точка A(1, 0) после ее поворота на угол α вокруг точки O – начала прямоугольной декартовой системы координат и центра единичной окружности .

Определение.

Синус угла поворота α - это ордината точки A 1 , то есть, sinα=y .

Определение.

Косинусом угла поворота α называют абсциссу точки A 1 , то есть, cosα=x .

Определение.

Тангенс угла поворота α - это отношение ординаты точки A 1 к ее абсциссе, то есть, tgα=y/x .

Определение.

Котангенсом угла поворота α называют отношение абсциссы точки A 1 к ее ординате, то есть, ctgα=x/y .

Синус и косинус определены для любого угла α , так как мы всегда можем определить абсциссу и ординату точки, которая получается в результате поворота начальной точки на угол α . А тангенс и котангенс определены не для любого угла. Тангенс не определен для таких углов α , при которых начальная точка переходит в точку с нулевой абсциссой (0, 1) или (0, −1) , а это имеет место при углах 90°+180°·k , k∈Z (π/2+π·k рад). Действительно, при таких углах поворота выражение tgα=y/x не имеет смысла, так как в нем присутствует деление на нуль. Что же касается котангенса, то он не определен для таких углов α , при которых начальная точка переходит к в точку с нулевой ординатой (1, 0) или (−1, 0) , а это имеет место для углов 180°·k , k∈Z (π·k рад).

Итак, синус и косинус определены для любых углов поворота, тангенс определен для всех углов, кроме 90°+180°·k , k∈Z (π/2+π·k рад), а котангенс – для всех углов, кроме 180°·k , k∈Z (π·k рад).

В определениях фигурируют уже известные нам обозначения sin , cos , tg и ctg , они используются и для обозначения синуса, косинуса, тангенса и котангенса угла поворота (иногда можно встретить обозначения tan и cot , отвечающие тангенсу и котангенсу). Так синус угла поворота 30 градусов можно записать как sin30° , записям tg(−24°17′) и ctgα отвечают тангенс угла поворота −24 градуса 17 минут и котангенс угла поворота α . Напомним, что при записи радианной меры угла обозначение «рад» часто опускают. Например, косинус угла поворота в три пи рад обычно обозначают cos3·π .

В заключение этого пункта стоит заметить, что в разговоре про синус, косинус, тангенс и котангенс угла поворота часто опускают словосочетание «угол поворота» или слово «поворота». То есть, вместо фразы «синус угла поворота альфа» обычно используют фразу «синус угла альфа» или еще короче – «синус альфа». Это же касается и косинуса, и тангенса, и котангенса.

Также скажем, что определения синуса, косинуса, тангенса и котангенса острого угла в прямоугольном треугольнике согласуются с только что данными определениями синуса, косинуса, тангенса и котангенса угла поворота величиной от 0 до 90 градусов. Это мы обоснуем .

Числа

Определение.

Синусом, косинусом, тангенсом и котангенсом числа t называют число, равное синусу, косинусу, тангенсу и котангенсу угла поворота в t радианов соответственно.

Например, косинус числа 8·π по определению есть число, равное косинусу угла в 8·π рад. А косинус угла в 8·π рад равен единице, поэтому, косинус числа 8·π равен 1 .

Существует и другой подход к определению синуса, косинуса, тангенса и котангенса числа. Он состоит в том, что каждому действительному числу t ставится в соответствие точка единичной окружности с центром в начале прямоугольной системы координат, и синус, косинус, тангенс и котангенс определяются через координаты этой точки. Остановимся на этом подробнее.

Покажем, как устанавливается соответствие между действительными числами и точками окружности:

числу 0 ставится в соответствие начальная точка A(1, 0) ;
положительному числу t ставится в соответствие точка единичной окружности, в которую мы попадем, если будем двигаться по окружности из начальной точки в направлении против часовой стрелки и пройдем путь длиной t ;
отрицательному числу t ставится в соответствие точка единичной окружности, в которую мы попадем, если будем двигаться по окружности из начальной точки в направлении по часовой стрелке и пройдем путь длиной |t| .

Теперь переходим к определениями синуса, косинуса, тангенса и котангенса числа t . Допустим, что числу t соответствует точка окружности A 1 (x, y) (например, числу &pi/2; отвечает точка A 1 (0, 1) ).

Определение.

Синусом числа t называют ординату точки единичной окружности, соответствующей числу t , то есть, sint=y .

Определение.

Косинусом числа t называют абсциссу точки единичной окружности, отвечающей числу t , то есть, cost=x .

Определение.

Тангенсом числа t называют отношение ординаты к абсциссе точки единичной окружности, соответствующей числу t , то есть, tgt=y/x . В другой равносильной формулировке тангенс числа t – это отношение синуса этого числа к косинусу, то есть, tgt=sint/cost .

Определение.

Котангенсом числа t называют отношение абсциссы к ординате точки единичной окружности, соответствующей числу t , то есть, ctgt=x/y . Другая формулировка такова: тангенс числа t – это отношение косинуса числа t к синусу числа t : ctgt=cost/sint .

Здесь отметим, что только что данные определения согласуются с определением, данным в начале этого пункта. Действительно, точка единичной окружности, соответствующая числу t , совпадает с точкой, полученной в результате поворота начальной точки на угол в t радианов.

Еще стоит прояснить такой момент. Допустим, перед нами запись sin3 . Как понять, о синусе числа 3 или о синусе угла поворота в 3 радиана идет речь? Обычно это ясно из контекста, в противном случае это скорее всего не имеет принципиального значения.

Тригонометрические функции углового и числового аргумента

Согласно данным в предыдущем пункте определениям, каждому углу поворота α соответствуют вполне определенное значение sinα , как и значение cosα . Кроме того, всем углам поворота, отличным от 90°+180°·k , k∈Z (π/2+π·k рад) отвечают значения tgα , а отличным от 180°·k , k∈Z (π·k рад) – значения ctgα . Поэтому sinα , cosα , tgα и ctgα - это функции угла α . Другими словами – это функции углового аргумента.

Аналогично можно говорить и про функции синус, косинус, тангенс и котангенс числового аргумента. Действительно, каждому действительному числу t отвечает вполне определенное значение sint , как и cost . Кроме того, всем числам, отличным от π/2+π·k , k∈Z соответствуют значения tgt , а числам π·k , k∈Z - значения ctgt .

Функции синус, косинус, тангенс и котангенс называют основными тригонометрическими функциями .

Из контекста обычно понятно, с тригонометрическими функциями углового аргумента или числового аргумента мы имеем дело. В противном случае мы можем считать независимую переменную как мерой угла (угловым аргументом), так и числовым аргументом.

Однако, в школе в основном изучаются числовые функции, то есть, функции, аргументы которых, как и соответствующие им значения функции, являются числами. Поэтому, если речь идет именно о функциях, то целесообразно считать тригонометрические функции функциями числовых аргументов.

Связь определений из геометрии и тригонометрии

Если рассматривать угол поворота α величиной от 0 до 90 градусов, то данные в контексте тригонометрии определения синуса, косинуса, тангенса и котангенса угла поворота полностью согласуются с определениями синуса, косинуса, тангенса и котангенса острого угла в прямоугольном треугольнике, которые даются в курсе геометрии. Обоснуем это.

Изобразим в прямоугольной декартовой системе координат Oxy единичную окружность. Отметим начальную точку A(1, 0) . Повернем ее на угол α величиной от 0 до 90 градусов, получим точку A 1 (x, y) . Опустим из точки А 1 на ось Ox перпендикуляр A 1 H .

Легко видеть, что в прямоугольном треугольнике угол A 1 OH равен углу поворота α , длина прилежащего к этому углу катета OH равна абсциссе точки A 1 , то есть, |OH|=x , длина противолежащего к углу катета A 1 H равна ординате точки A 1 , то есть, |A 1 H|=y , а длина гипотенузы OA 1 равна единице, так как она является радиусом единичной окружности. Тогда по определению из геометрии синус острого угла α в прямоугольном треугольнике A 1 OH равен отношению противолежащего катета к гипотенузе, то есть, sinα=|A 1 H|/|OA 1 |=y/1=y . А по определению из тригонометрии синус угла поворота α равен ординате точки A 1 , то есть, sinα=y . Отсюда видно, что определение синуса острого угла в прямоугольном треугольнике эквивалентно определению синуса угла поворота α при α от 0 до 90 градусов.

Аналогично можно показать, что и определения косинуса, тангенса и котангенса острого угла α согласуются с определениями косинуса, тангенса и котангенса угла поворота α .

Список литературы.

Геометрия. 7-9 классы : учеб. для общеобразоват. учреждений / [Л. С. Атанасян, В. Ф. Бутузов, С. Б. Кадомцев и др.]. - 20-е изд. М.: Просвещение, 2010. - 384 с.: ил. - ISBN 978-5-09-023915-8.
Погорелов А. В. Геометрия: Учеб. для 7-9 кл. общеобразоват. учреждений/ А. В. Погорелов. - 2-е изд - М.: Просвещение, 2001. - 224 с.: ил. - ISBN 5-09-010803-X.
Алгебра и элементарные функции : Учебное пособие для учащихся 9 класса средней школы / Е. С. Кочетков, Е. С. Кочеткова; Под редакцией доктора физико-математических наук О. Н. Головина.- 4-е изд. М.: Просвещение, 1969.
Алгебра: Учеб. для 9 кл. сред. шк./Ю. Н. Макарычев, Н. Г. Миндюк, К. И. Нешков, С. Б. Суворова; Под ред. С. А. Теляковского.- М.: Просвещение, 1990.- 272 с.: ил.- ISBN 5-09-002727-7
Алгебра и начала анализа: Учеб. для 10-11 кл. общеобразоват. учреждений / А. Н. Колмогоров, А. М. Абрамов, Ю. П. Дудницын и др.; Под ред. А. Н. Колмогорова.- 14-е изд.- М.: Просвещение, 2004.- 384 с.: ил.- ISBN 5-09-013651-3.
Мордкович А. Г. Алгебра и начала анализа. 10 класс. В 2 ч. Ч. 1: учебник для общеобразовательных учреждений (профильный уровень)/ А. Г. Мордкович, П. В. Семенов. - 4-е изд., доп. - М.: Мнемозина, 2007. - 424 с.: ил. ISBN 978-5-346-00792-0.
Алгебра и начала математического анализа. 10 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни /[Ю. М. Колягин, М. В. Ткачева, Н. Е. Федорова, М. И. Шабунин]; под ред. А. Б. Жижченко. - 3-е изд. - И.: Просвещение, 2010.- 368 с.: ил.- ISBN 978-5-09-022771-1.
Башмаков М. И. Алгебра и начала анализа: Учеб. для 10-11 кл. сред. шк. - 3-е изд. - М.: Просвещение, 1993. - 351 с.: ил. - ISBN 5-09-004617-4.
Гусев В. А., Мордкович А. Г. Математика (пособие для поступающих в техникумы): Учеб. пособие.- М.; Высш. шк., 1984.-351 с., ил.

Вспомним школьный курс математики и поговорим о том, что такое тангенс и как найти тангенс угла. Сначала определим, что называется тангенсом. В прямоугольном треугольнике тангенсом острого угла является отношение противолежащего катета к прилежащему. Прилежащим катетом является тот, который участвует в образовании угла, противолежащим — тот, который расположен напротив угла.

Также тангенсом острого угла является отношение синуса этого угла к его косинусу. Для понимания напомним, что является синусом и косинусом угла. Синусом острого угла в прямоугольном треугольнике является отношение противолежащего катета к гипотенузе, косинус — это отношение прилежащего катета к гипотенузе.

Есть еще котангенс, он противоположен тангенсу. Котангенсом является отношение прилежащего катета к противолежащему и соответственно отношение косинуса угла к его синусу.

Синус, косинус, тангенс и котангенс являются тригонометрическими функциями угла, они показывают соотношения между углами и сторонами треугольника, помогают вычислять стороны треугольника.

Вычисляем тангенс острого угла

Как найти тангенс в треугольнике? Чтобы не тратить время на поиски тангенса, можно найти специальные таблицы, где указаны тригонометрические функции многих углов. В школьных задачках по геометрии очень распространены определенные углы, и значения их синусов, косинусов, тангенсов и котангенсов учителя просят запомнить. Мы предлагаем вам небольшую табличку с нужными значениями эти углов.

Если же угол, тангенс которого нужно найти, не представлен в этой таблице, то можно воспользоваться двумя формулами, которые мы и представили выше в словесной форме.

Первый способ вычислить тангенс угла — это поделить длину противолежащего катета на длину прилежащего. Допустим, противолежащий катет равен 4, а прилежащий 8. Чтобы найти тангенс, надо 4:8. Тангенс угла будет равен ½ или 0,5.

Второй способ вычисления тангенса — это поделить значение синуса данного угла на значение его косинуса. Например, нам дан угол в 45 градусов. Его sin = корень из двух, поделенный на два; его cos равен тому же числу. Теперь делим синус на косинус и получаем тангенс, равный единице.

Бывает, что нужно воспользоваться именно этой формулой, но известен только один элемент — или синус, или косинус. В таком случае будет полезно вспомнить формулу

sin2 α + cos2 α = 1. Это основное тригонометрическое тождество. Выражая неизвестный элемент через известный, можно выяснить его значение. А зная синус и косинус, найти тангенс уже нетрудно.

А если геометрия — это явно не ваше призвание, но сделать домашнее задание все же нужно, то можно воспользоваться онлайн-калькулятором расчета тангенса угла .

Мы рассказали вам на простых примерах, как находить тангенс. Однако условия задач бывают труднее и не всегда можно быстро выяснить все необходимые данные. В этом случае вам поможет теорема Пифагора и различные тригонометрические функции.

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цели урока:

ввести понятия синуса, косинуса и тангенса острого угла прямоугольного треугольника;
показать, как используются синус, косинус и тангенс при решении задач;
развитие умений наблюдать, сравнивать, анализировать и делать вывод.

Ход урока

Актуализация знаний (определение основной проблемы урока)

Проводится в форме фронтального опроса.

Учитель. На доске вы видите краткую запись 6 задач < Рисунок 1>. Вспомните, какие из этих задач вы уже умеете решать? Решите эти задачи. Сформулируйте соответствующие теоремы.

Рисунок 1

Учащиеся:

Задача 1. Ответ: 5. В прямоугольном треугольнике катет, лежащий против угла в 30°, равен половине гипотенузы.

Задача 2. Ответ: 41°. Сумма внутренних углов треугольника равна 180°.

Задача 3. Ответ: 10 . Квадрат гипотенузы прямоугольного треугольника равен сумме квадратов катетов.

Задачи 4-6 мы не можем решить.

Учитель. А почему вы не сумеете решить задачи 4-6? Какой вопрос возникает?

Учащиеся. Мы не знаем, что такое tgB, sinA, cosB.

Учитель. sinА, cosB, tgB читается: “синус угла А”, “косинус угла В” и “тангенс угла В”. Мы сегодня узнаем, что означает каждое из этих выражений, и научимся решать задачи типа 4-6.

Введение нового материала

Проводится в форме эвристической беседы.

Учитель. Начертите прямоугольные треугольники с катетами 3 и 4, 6 и 8. Обозначьте их АВС и А 1 В 1 С 1 так, чтобы В и В 1 были углами, противолежащими катетам 4 и 8, а прямыми углами были С, С 1 . Равны ли углы В и В 1 ? Почему?

Учащиеся . Равны, потому что треугольники подобны. AC: BC = A 1 C 1: B 1 C 1 (3: 4 = 6: 8) и углы между ними прямые.<Рисунок 2>

Учитель . Равенства каких ещё отношений следуют из подобия треугольников АВС и А 1 В 1 С 1 ?

Учащиеся . ВС: АВ = В 1 С 1: А 1 В 1 , АС: АВ = А 1 С 1: А 1 В 1 .

Учитель . АС: АВ = А 1 С 1: А 1 В 1 = sinB = sinB 1.

ВС: АВ = В 1 С 1: А 1 В 1 = cosB = cosB 1 . AC: BC = A 1 C 1: B 1 C 1 = tgB = tgB 1 . Катет АС является противолежащим углу В, а катет ВС - прилежащим к этому углу. Сформулируйте определения синуса, косинуса и тангенса.

Учащиеся . Синусом острого угла прямоугольного треугольника называется отношение противолежащего катета к гипотенузе.

Косинусом острого угла прямоугольного треугольника называется отношение прилежащего катета к гипотенузе.

Тангенсом острого угла прямоугольного треугольника называется отношение противолежащего катета к прилежащему катету.

Учитель . Запишите сами синус, косинус и тангенс угла А (слайд 1). Получились формулы (1), (2), (3) :

(1)

Итак, мы узнали что такое синус, косинус и тангенс острого угла прямоугольного треугольника. Вообще, понятия синуса косинуса и тангенса имеют длительную историю. Изучая зависимость между сторонами и углами треугольника, древние учёные нашли способы вычислений различных элементов треугольника. Эти знания, главным образом, использовались для решения задач практической астрономии, для определения недоступных расстояний.

Закрепление

Учитель . Решим задачу №591 (а,б) .

Задание выводится на экран (слайд 2). Задание “а” решается на доске с полным объяснением; “б” – самостоятельно с последующей проверкой друг друга.

Найдите синус, косинус и тангенс углов А и В треугольника АВС с прямым углом С, если: а) ВС = 8, АВ = 17; б) ВС = 21, АС = 20.

Решение. а) = . = , по теореме Пифагора найдём АС = 15,

= ; б) , по теореме Пифагора найдём АВ = 29, . . .

Учитель. А теперь вернёмся к задачам 4–6 <Рисунок 1>. Давайте обсудим, что известно в задачах 4–6 и что требуется найти?

Задача 4. Что известно? Что надо найти?

Учащиеся . Известны ВС = 7 и tg В = 3,5. Надо найти АС.

Учитель . Что такое tg В?

Учащиеся . .

Учитель . Работаем с формулой. Формула состоит из трёх компонентов. Назовите их. Какие компоненты известны? Какой компонент неизвестен? Можете найти? Найдите.

Учащиеся . АС = ВС * tg B = 7 * 3,5 = 24,5

Учитель . По этому образцу решите задачи 5 и 6 <Рисунок 1>. 1 ученик работает на закрытой доске

Учитель .

1. Расскажите, удалось ли вам найти требуемые неизвестные?

2. Каков был порядок ваших действий?

3. Может быть есть другие решения?

Учащиеся .1. Да. Легко. По образцу. Задача 5. Ответ: 10. Задача 6. Ответ: 2,5

2. Сначала синус и косинус соответствующих углов заменяем по определению соответствующими отношениями, затем в полученных пропорциях проставляем известные данные, после этого находим искомые неизвестные.

Учитель . Какой общий вывод можно сделать после решения задач 4–6? Какие новые задачи мы научились решать в прямоугольном треугольнике? Подумайте и сформулируйте ваш вывод.

Учащиеся . Если в прямоугольном треугольнике известны одна сторона и отношение этой стороны к одной из других сторон, либо одна сторона и отношение одной из других сторон к известной стороне (либо синус, либо косинус, либо тангенс), то можно найти эту вторую сторону.

Решение задач.

А теперь попробуйте решить эти задачи 7–9 <Рисунок 3>.

Рисунок 3

Учащиеся . Мы не знаем, как их решать.

Учитель . Вернёмся к задаче 1 <Рисунок 1>. Изменим условие задачи. Пусть NK = 5, NM = 10. Найти угол М.

Учащиеся. Угол М равен 30°, так как катет противолежащий углу М равен половине гипотенузы.

Учитель . То есть получается, что если синус угла равен 0,5, то угол равен 30°. А теперь решим задачи №592 (а,в,д)

№592. Постройте угол a , если: а) в) д) .

Решение .

а) На сторонах прямого угла отложим отрезки длиной 1 и 2, соединим концы отрезков. В полученном треугольнике угол, лежащий против катета 1, и есть искомый угол a ;

в) 0,2 = . На одной стороне прямого угла от его вершины отложим отрезок длины 1. Построим окружность радиуса 5 с центром в конце отложенного отрезка. Точку пересечения окружности со второй стороной прямого угла соединим с концом отложенного на первой стороне угла отрезка. В полученном треугольнике угол, прилежащий катету длины 1, и есть угол a ; (слайд 4)

д) На одной стороне прямого угла от его вершины отложим отрезок длины 1. Построим окружность радиуса 2 с центром в конце отложенного отрезка. Точку пересечения окружности со второй стороной прямого угла соединим с концом отложенного на первой стороне угла отрезка. В полученном треугольнике угол, противолежащий катету длины 1, и есть искомый угол a .(слайд 5)

Вы построили углы, а значит, вы нашли углы. Их можно измерить и оформить в виде таблицы.

Аналогично можно решить задачи 7-9 <Рисунок 3>

Подведение итогов

Учитель. Ответьте на вопросы:

1. Что называется синусом, косинусом и тангенсом прямого угла в прямоугольном треугольнике?

2. В прямоугольном треугольнике 6 элементов. Какие новые задачи вы сегодня научились решать? Каков при этом порядок ваших действий? Проверьте свои умения правильно выполнять эти действия (Раздаются индивидуальные карточки).

Примерное содержание карточек: 1. В треугольнике АВС угол С прямой, ВС = 2, Найдите АВ. 2. В треугольнике АВС угол С прямой, АС = 8, . Найдите АВ. 3. В треугольнике АВС угол С равен 90°, АС = 6, . Найдите ВС.

Учащиеся сверяют свою работу с готовыми решениями на соответствующих карточках.

Задания на дом: вопрос 15 на стр.159; №591(в,г),592(б,г,е) (слайд 6)

Использованная литература

Геометрия. 7–9 классы: учеб. для общеобразовательных организаций / [ Л.С. Атанасян, В.Ф. Бутузов, С.Б. Кадомцев и др.]. – 2-е изд. – М.: Просвещение, 2014.

Понятия синуса (), косинуса (), тангенса (), котангенса () неразрывно связаны с понятием угла. Чтобы хорошо разобраться в этих, на первый взгляд, сложных понятиях (которые вызывают у многих школьников состояние ужаса), и убедиться, что «не так страшен черт, как его малюют», начнём с самого начала и разберёмся в понятии угла.

Понятие угла: радиан, градус

Давай посмотрим на рисунке. Вектор «повернулся» относительно точки на некую величину. Так вот мерой этого поворота относительно начального положения и будет выступать угол .

Что же ещё необходимо знать о понятии угла? Ну, конечно же, единицы измерения угла!

Угол, как в геометрии, так и в тригонометрии, может измеряться в градусах и радианах.

Углом в (один градус) называют центральный угол в окружности, опирающийся на круговую дугу, равную части окружности. Таким образом, вся окружность состоит из «кусочков» круговых дуг, или угол, описываемый окружностью, равен.

То есть на рисунке выше изображён угол, равный, то есть этот угол опирается на круговую дугу размером длины окружности.

Углом в радиан называют центральный угол в окружности, опирающийся на круговую дугу, длина которой равна радиусу окружности. Ну что, разобрался? Если нет, то давай разбираться по рисунку.

Итак, на рисунке изображён угол, равный радиану, то есть этот угол опирается на круговую дугу, длина которой равна радиусу окружности (длина равна длине или радиус равен длине дуги). Таким образом, длина дуги вычисляется по формуле:

Где - центральный угол в радианах.

Ну что, можешь, зная это, ответить, сколько радиан содержит угол, описываемый окружностью? Да, для этого надо вспомнить формулу длины окружности. Вот она:

Ну вот, теперь соотнесём эти две формулы и получим, что угол, описываемый окружностью равен. То есть, соотнеся величину в градусах и радианах, получаем, что. Соответственно, . Как можно заметить, в отличие от «градусов», слово «радиан» опускается, так как единица измерения обычно ясна из контекста.

А сколько радиан составляют? Всё верно!

Уловил? Тогда вперёд закреплять:

Возникли трудности? Тогда смотри ответы :

Прямоугольный треугольник: синус, косинус, тангенс, котангенс угла

Итак, с понятием угла разобрались. А что же всё-таки такое синус, косинус, тангенс, котангенс угла? Давай разбираться. Для этого нам поможет прямоугольный треугольник.

Как называются стороны прямоугольного треугольника? Всё верно, гипотенуза и катеты: гипотенуза - это сторона, которая лежит напротив прямого угла (в нашем примере это сторона); катеты - это две оставшиеся стороны и (те, что прилегают к прямому углу), причём, если рассматривать катеты относительно угла, то катет - это прилежащий катет, а катет - противолежащий. Итак, теперь ответим на вопрос: что такое синус, косинус, тангенс и котангенс угла?

Синус угла - это отношение противолежащего (дальнего) катета к гипотенузе.

В нашем треугольнике.

Косинус угла - это отношение прилежащего (близкого) катета к гипотенузе.

В нашем треугольнике.

Тангенс угла - это отношение противолежащего (дальнего) катета к прилежащему (близкому).

В нашем треугольнике.

Котангенс угла - это отношение прилежащего (близкого) катета к противолежащему (дальнему).

В нашем треугольнике.

Эти определения необходимо запомнить ! Чтобы было проще запомнить какой катет на что делить, необходимо чётко осознать, что в тангенсе и котангенсе сидят только катеты, а гипотенуза появляется только в синусе и косинусе . А дальше можно придумать цепочку ассоциаций. К примеру, вот такую:

Косинус→касаться→прикоснуться→прилежащий;

Котангенс→касаться→прикоснуться→прилежащий.

В первую очередь, необходимо запомнить, что синус, косинус, тангенс и котангенс как отношения сторон треугольника не зависят от длин этих сторон (при одном угле). Не веришь? Тогда убедись, посмотрев на рисунок:

Рассмотрим, к примеру, косинус угла. По определению, из треугольника: , но ведь мы можем вычислить косинус угла и из треугольника: . Видишь, длины у сторон разные, а значение косинуса одного угла одно и то же. Таким образом, значения синуса, косинуса, тангенса и котангенса зависят исключительно от величины угла.

Если разобрался в определениях, то вперёд закреплять их!

Для треугольника, изображённого ниже на рисунке, найдём.

Ну что, уловил? Тогда пробуй сам: посчитай то же самое для угла.

Единичная (тригонометрическая) окружность

Разбираясь в понятиях градуса и радиана, мы рассматривали окружность с радиусом, равным. Такая окружность называется единичной . Она очень пригодится при изучении тригонометрии. Поэтому остановимся на ней немного подробней.

Как можно заметить, данная окружность построена в декартовой системе координат. Радиус окружности равен единице, при этом центр окружности лежит в начале координат, начальное положение радиус-вектора зафиксировано вдоль положительного направления оси (в нашем примере, это радиус).

Каждой точке окружности соответствуют два числа: координата по оси и координата по оси. А что это за числа-координаты? И вообще, какое отношение они имеют к рассматриваемой теме? Для этого надо вспомнить про рассмотренный прямоугольный треугольник. На рисунке, приведённом выше, можно заметить целых два прямоугольных треугольника. Рассмотрим треугольник. Он прямоугольный, так как является перпендикуляром к оси.

Чему равен из треугольника? Всё верно. Кроме того, нам ведь известно, что - это радиус единичной окружности, а значит, . Подставим это значение в нашу формулу для косинуса. Вот что получается:

А чему равен из треугольника? Ну конечно, ! Подставим значение радиуса в эту формулу и получим:

Так, а можешь сказать, какие координаты имеет точка, принадлежащая окружности? Ну что, никак? А если сообразить, что и - это просто числа? Какой координате соответствует? Ну, конечно, координате! А какой координате соответствует? Всё верно, координате! Таким образом, точка.

А чему тогда равны и? Всё верно, воспользуемся соответствующими определениями тангенса и котангенса и получим, что, а.

А что, если угол будет больше? Вот, к примеру, как на этом рисунке:

Что же изменилось в данном примере? Давай разбираться. Для этого опять обратимся к прямоугольному треугольнику. Рассмотрим прямоугольный треугольник: угол (как прилежащий к углу). Чему равно значение синуса, косинуса, тангенса и котангенса для угла? Всё верно, придерживаемся соответствующих определений тригонометрических функций:

Ну вот, как видишь, значение синуса угла всё так же соответствует координате; значение косинуса угла - координате; а значения тангенса и котангенса соответствующим соотношениям. Таким образом, эти соотношения применимы к любым поворотам радиус-вектора.

Уже упоминалось, что начальное положение радиус-вектора - вдоль положительного направления оси. До сих пор мы вращали этот вектор против часовой стрелки, а что будет, если повернуть его по часовой стрелке? Ничего экстраординарного, получится так же угол определённой величины, но только он будет отрицательным. Таким образом, при вращении радиус-вектора против часовой стрелки получаются положительные углы , а при вращении по часовой стрелке - отрицательные.

Итак, мы знаем, что целый оборот радиус-вектора по окружности составляет или. А можно повернуть радиус-вектор на или на? Ну конечно, можно! В первом случае, таким образом, радиус-вектор совершит один полный оборот и остановится в положении или.

Во втором случае, то есть радиус-вектор совершит три полных оборота и остановится в положении или.

Таким образом, из приведённых примеров можем сделать вывод, что углы, отличающиеся на или (где - любое целое число), соответствуют одному и тому же положению радиус-вектора.

Ниже на рисунке изображён угол. Это же изображение соответствует углу и т.д. Этот список можно продолжить до бесконечности. Все эти углы можно записать общей формулой или (где - любое целое число)

Теперь, зная определения основных тригонометрических функций и используя единичную окружность, попробуй ответить, чему равны значения:

Вот тебе в помощь единичная окружность:

Возникли трудности? Тогда давай разбираться. Итак, мы знаем, что:

Отсюда, мы определяем координаты точек, соответствующих определённым мерам угла. Ну что же, начнём по порядку: углу в соответствует точка с координатами, следовательно:

Не существует;

Дальше, придерживаясь той же логики, выясняем, что углам в соответствуют точки с координатами, соответственно. Зная это, легко определить значения тригонометрических функций в соответствующих точках. Сначала попробуй сам, а потом сверяйся с ответами.

Ответы:

Не существует

Таким образом, мы можем составить следующую табличку:

Нет необходимости помнить все эти значения. Достаточно помнить соответствие координат точек на единичной окружности и значений тригонометрических функций:

А вот значения тригонометрических функций углов в и, приведённых ниже в таблице, необходимо запомнить :

Не надо пугаться, сейчас покажем один из примеров довольно простого запоминания соответствующих значений :

Для пользования этим методом жизненно необходимо запомнить значения синуса для всех трёх мер угла (), а также значение тангенса угла в. Зная эти значения, довольно просто восстановить всю таблицу целиком -значения косинуса переносятся в соответствии со стрелочками, то есть:

Зная это можно восстановить значения для. Числитель « » будет соответствовать, а знаменатель « » соответствует. Значения котангенса переносятся в соответствии со стрелочками, указанными на рисунке. Если это уяснить и запомнить схему со стрелочками, то будет достаточно помнить всего значения из таблицы.

Координаты точки на окружности

А можно ли найти точку (её координаты) на окружности, зная координаты центра окружности, её радиус и угол поворота ?

Ну, конечно, можно! Давай выведем общую формулу для нахождения координат точки .

Вот, к примеру, перед нами такая окружность:

Нам дано, что точка - центр окружности. Радиус окружности равен. Необходимо найти координаты точки, полученной поворотом точки на градусов.

Как видно из рисунка, координате точки соответствует длина отрезка. Длина отрезка соответствует координате центра окружности, то есть равна. Длину отрезка можно выразить, используя определение косинуса:

Тогда имеем, что для точки координата.

По той же логике находим значение координаты y для точки. Таким образом,

Итак, в общем виде координаты точек определяются по формулам:

Координаты центра окружности,

Радиус окружности,

Угол поворота радиуса вектора.

Как можно заметить, для рассматриваемой нами единичной окружности эти формулы значительно сокращаются, так как координаты центра равны нулю, а радиус равен единице:

Ну что, попробуем эти формулы на вкус, поупражняясь в нахождении точек на окружности?

1. Найти координаты точки на единичной окружности, полученной поворотом точки на.

2. Найти координаты точки на единичной окружности, полученной поворотом точки на.

3. Найти координаты точки на единичной окружности, полученной поворотом точки на.

4. Точка - центр окружности. Радиус окружности равен. Необходимо найти координаты точки, полученной поворотом начального радиус-вектора на.

5. Точка - центр окружности. Радиус окружности равен. Необходимо найти координаты точки, полученной поворотом начального радиус-вектора на.

Возникли проблемы в нахождении координот точки на окружности?

Реши эти пять примеров (или разберись хорошо в решении) и ты научишься их находить!

Можно заметить, что. А мы ведь знаем, что соответствует полному обороту начальной точки. Таким образом, искомая точка будет находиться в том же положении, что и при повороте на. Зная это, найдём искомые координаты точки:

2. Окружность единичная с центром в точке, значит, мы можем воспользоваться упрощёнными формулами:

Можно заметить, что. Мы знаем, что соответствует двум полным оборотам начальной точки. Таким образом, искомая точка будет находиться в том же положении, что и при повороте на. Зная это, найдём искомые координаты точки:

Синус и косинус - это табличные значения. Вспоминаем их значения и получаем:

Таким образом, искомая точка имеет координаты.

3. Окружность единичная с центром в точке, значит, мы можем воспользоваться упрощёнными формулами:

Можно заметить, что. Изобразим рассматриваемый пример на рисунке:

Радиус образует с осью углы, равные и. Зная, что табличные значения косинуса и синуса равны, и определив, что косинус здесь принимает отрицательное значение, а синус положительное, имеем:

Подробней подобные примеры разбираются при изучении формул приведения тригонометрических функций в теме .

Таким образом, искомая точка имеет координаты.

Угол поворота радиуса вектора (по условию,)

Для определения соответствующих знаков синуса и косинуса построим единичную окружность и угол:

Как можно заметить, значение, то есть положительно, а значение, то есть - отрицательно. Зная табличные значения соответствующих тригонометрических функций, получаем, что:

Подставим полученные значения в нашу формулу и найдём координаты:

Таким образом, искомая точка имеет координаты.

5. Для решения данной задачи воспользуемся формулами в общем виде, где

Координаты центра окружности (в нашем примере,

Радиус окружности (по условию,)

Угол поворота радиуса вектора (по условию,).

Подставим все значения в формулу и получим:

и - табличные значения. Вспоминаем и подставляем их в формулу:

Таким образом, искомая точка имеет координаты.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ

Синус угла - это отношение противолежащего (дальнего) катета к гипотенузе.

Косинус угла - это отношение прилежащего (близкого) катета к гипотенузе.

Тангенс угла - это отношение противолежащего (дальнего) катета к прилежащему (близкому).

Котангенс угла - это отношение прилежащего (близкого) катета к противолежащему (дальнему).